Back to the topics list

اتم

همه مواد از ماده تشکیل شده اند و واحد اساسی ماده اتم است.

اتم است:

• واحد اصلی ماده.
• کوچکترین ذره یک عنصر که ممکن است به تنهایی وجود داشته باشد یا نباشد.
• اتم بیشتر به پروتون، الکترون و نوترون تقسیم می شود.

ساختار اصلی اتم:

• اتم ها از ذرات زیر اتمی - پروتون ها، الکترون ها و نوترون ها ساخته شده اند.
• پروتون ها و نوترون ها در هسته یافت می شوند. هسته در مرکز اتم قرار دارد.
• الکترون ها در مدارهایی به دور هسته می چرخند.

P : پروتون، N : نوترون، E : الکترون

پروتون: ذره زیر اتمی با بار مثبت (+1) و واحد جرم (1). پروتون یک ذره با بار مثبت است که در مرکز اتم در هسته یک اتم قرار دارد. اتم هیدروژن از این نظر منحصر به فرد است که فقط یک پروتون دارد و هیچ نوترونی در هسته خود ندارد. تعداد پروتون های هسته یک اتم که مشخصه یک عنصر شیمیایی است، مکان آن را در جدول تناوبی تعیین می کند.

نوترون: ذره زیر اتمی بدون بار (0) و واحد جرم (1). نوترون هیچ باری ندارد. تعداد نوترون ها بر جرم و رادیواکتیویته اتم تأثیر می گذارد.

الکترون: ذره زیر اتمی با بار منفی (-1) و جرم ناچیز. الکترون ها کوچکترین ذرات یک اتم هستند. آنها جذب بار مثبت پروتون ها می شوند و به همین دلیل به دور هسته می چرخند. الکترون ها بسیار کوچکتر از نوترون ها و پروتون ها هستند.

نیروها در یک اتم

اجزای یک اتم توسط سه نیرو در کنار هم نگه داشته می شوند. پروتون ها و نوترون ها توسط نیروهای هسته ای قوی و ضعیف کنار هم نگه داشته می شوند.

جاذبه الکتریکی الکترون ها و پروتون ها را نگه می دارد. در حالی که دافعه الکتریکی پروتون ها را از یکدیگر دفع می کند، نیروی جذب هسته ای بسیار قوی تر از دافعه الکتریکی است. نیروی قوی که پروتون‌ها و نوترون‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند، 1038 برابر قوی‌تر از گرانش است، اما در یک برد بسیار کوتاه عمل می‌کند، بنابراین ذرات باید بسیار نزدیک به یکدیگر باشند تا تأثیر آن را احساس کنند.

عدد اتمی یک اتم

عدد اتمی یک عنصر برابر با تعداد پروتون های موجود در اتم یک عنصر یا برابر با تعداد الکترون های موجود در اتم یک عنصر است.

بنابراین، اتم ها از نظر الکتریکی خنثی هستند زیرا تعداد پروتون ها با تعداد الکترون ها برابر است.

عدد جرمی یک اتم

از آنجایی که جرم یک الکترون ناچیز است، جرم یک اتم مجموع جرم پروتون ها و نوترون های موجود در هسته است.

بیایید با استفاده از چند مثال این موضوع را درک کنیم.

اتم هیدروژن: به صورت \(\large_1^1 H\) نوشته می شود. یک اتم هیدروژن دارای 1 پروتون، 1 الکترون و 0 نوترون است.

عدد اتمی اتم هیدروژن = p = e = 1 است

عدد جرمی اتم هیدروژن = p + n = 1 است

Atom of Oxygen: به صورت \(\large_{8}^{16} O\) نوشته می شود. دارای 8 پروتون، 8 الکترون و 8 نوترون است.

عدد اتمی اتم اکسیژن = p = e = 8 است

عدد جرمی اتم هیدروژن = p + n = 8 + 8 = 16 است

چگونه الکترون ها در این مدارها توزیع می شوند؟
الکترون ها در یک مسیر خیالی به نام مدار یا پوسته به دور هسته می چرخند. پوسته اول K (سطح انرژی 1، n = 1)، پوسته دوم L (سطح انرژی 2، n=2) و سپس پوسته M (n = 3) و غیره است. تعداد الکترون ها در هر پوسته با استفاده از قانون زیر تعیین می شود:

حداکثر تعداد الکترون در هر پوسته = 2 × n ²

• پوسته K = 2n ² = 2×1 = 2 الکترون
• پوسته L = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 الکترون
• M پوسته = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 الکترون
• بیشتر پوسته بیرونی نمی تواند بیش از 8 الکترون داشته باشد.

مثال:

1) اتم سدیم : تعداد پروتون ها و الکترون ها 11 و تعداد نوترون ها 12 است. p = 11, e = 11, n = 12
پیکربندی الکترونیکی اتمNa به صورت زیر است:

2) اتم نیتروژن: p = 7, e = 7, n = 7

پیکربندی الکترونیکی اتم نیتروژن به صورت زیر است:

وزن اتمی [جرم اتمی نسبی]

جرم اتمی نسبی یا وزن اتمی یک اتم به تعداد دفعاتی که یک اتم یک عنصر سنگین تر از \(^1/_{12}\) یک اتم کربن است تعریف می شود.

ایزوتوپ ها

ایزوتوپ ها اتم های یک عنصر با عدد اتمی یکسان اما عدد جرمی متفاوت هستند. مثال: سه ایزوتوپ طبیعی هیدروژن تریتیوم \(\large_1^3 H\) هستند: p = e = 1, n = 2
دوتریوم \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
پروتیوم \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

پیکربندی الکترونیکی پایدار و پیکربندی الکترونیکی ناپایدار

گفته می شود که یک اتم دارای پیکربندی الکترونیکی ناپایدار است

• ظرفیت/خارجی ترین پوسته آنها ناقص است.
• آنها تمایل دارند با به اشتراک گذاشتن یا به دست آوردن/از دست دادن الکترون ها به پیکربندی الکترونیکی پایدار دست یابند.
  بنابراین تمام مثال‌های بالا سدیم( \(Na\) )، نیتروژن( N )، اکسیژن( O )، هیدروژن( H ) یک پیکربندی الکترونیکی ناپایدار دارند.

گازهای نجیب دارای پیکربندی الکترونیکی پایدار هستند زیرا پوسته بیرونی آنها کامل شده است. مثال:
هلیوم ( He ) - پیکربندی الکترونیکی: 2
نئون ( Ne ) - پیکربندی الکترونیکی 2، 8

چگونه اتم پیکربندی الکترونیکی ناپایدار به ثبات می رسد؟
آنها با سایر اتم های عنصر ترکیب می شوند. ترکیب اتم ها الکترون های خود را دوباره توزیع می کند به طوری که هر اتم ترکیب کننده به یک پیکربندی پایدار از نزدیک ترین گاز بی اثر می رسد (نزدیک ترین گاز بی اثر را برای Na و Cl بررسی کنید). اجازه دهید این را با استفاده از یک مثال درک کنیم:

اتم Na : پیکربندی الکترونیکی: 2،8،1
(نزدیک ترین گاز بی اثر Ne با عدد اتمی 10 است)
اتم Cl : پیکربندی الکترونیکی: 2، 8، 7
(نزدیک ترین گاز بی اثر Ar با عدد اتمی 18 است)

اتم سدیم ( Na ) و کلر ( Cl ) ترکیب می شوند و ترکیب کلرید سدیم ( NaCl ) را تشکیل می دهند:
اتم Na یک الکترون را از لایه بیرونی برای رسیدن به ثبات از دست می دهد [2، 8] و اتم Cl این الکترون را می گیرد تا لایه بیرونی خود را تکمیل کند تا پایداری به دست آورد [2،8،8]

لطفاً توجه داشته باشید که نشان دادن محل دقیق یک الکترون بسیار دشوار است زیرا الکترون تقریباً هیچ جرمی ندارد و با سرعتی باورنکردنی به دور آن می چرخد. به همین دلیل، الکترون ها اغلب به صورت ابرهایی با بار منفی در اطراف هسته نشان داده می شوند. اوربیتال ها الکترون ها را در حالت های انرژی مختلف در اطراف هسته نشان می دهند. هر چه از هسته دورتر می شویم، سطح انرژی افزایش می یابد. تنها الکترون در بالاترین حالت انرژی یا بیرونی ترین اوربیتال ها در واکنش شیمیایی شرکت می کند، آنها الکترون های ظرفیتی نامیده می شوند و در پیوند شیمیایی بین اتم ها نقش دارند.

نظریه های مختلفی برای توضیح ماهیت اتم وجود دارد.